Vì sao các tấm pin mặt trời sản xuất được điện?

Ví dụ như ở Úc, người ta sử dụng năng lượng mặt trời nhiều gấp 20.000 lần so với năng lượng từ dầu, khí và than. Chừng nào mặt trời còn sống, chúng ta còn có thể sử dụng nguồn năng lượng này, tức là khoảng 5 tỷ năm nữa.

Để thu được năng lượng mặt trời, người ta dùng các tấm pin mặt trời (các tấm quang điện). Mỗi tấm gồm nhiều tế bào quang điện, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng mặt trời dưới dạng ánh sáng thành điện.

Các tế bào quang điện tạo trực tiếp sản xuất ra điện từ ánh sáng mặt trời. Đây là công nghệ năng lượng an toàn nhất từ trước đến nay, được sử dụng cho các vệ tinh không gian và những vùng xa xôi hẻo lánh trên Trái Đất, những nơi mà điều kiện sửa chữa rất khó khăn khi xảy ra hỏng hóc.

Các tế bào quang điện hoạt động như thế nào?

Các tế bào quang điện được tạo thành từ các nguyên tử silicon. Các nguyên tử silicon vô cùng bé nhỏ và phải có hàng tỉ tỉ nguyên tử mới tạo nên được một tế bào quang điện.

Loading...

Mỗi tế bào quang điện chứa một lá silicon tròn, đường kính khoảng 30 cm, và rất mỏng, chỉ bằng 1/3 độ dày của một sợi tóc. Người ta sử dụng nhiệt độ rất cao, lên đến 1.000℃ để làm biến đổi lá silicon này. Sau đó, một tấm kim loại được đặt xuống dưới lá silicon và bên trên miếng silicon là một tấm lưới kim loại. Mặt có lưới kim loại này sẽ hướng về phía mặt trời.

Vì sao các tấm pin mặt trời sản xuất được điện?
60 tế bào quang điện được xếp cùng nhau bên dưới một tấm kính để tạo thành một tấm quang điện.

Một hệ thống điện mặt trời gia đình sẽ sử dụng từ 10 đến 50 tấm quang điện đặt trên mái nhà. Còn các nhà máy điện thì sẽ có hàng triệu tấm.

Mỗi nguyên tử silicon chứa vô vàn các hạt hạ nguyên tử (electron) vô cùng nhỏ bé. Mỗi electron mang một bộ nạp điện cũng rất bé nhỏ.

Ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm quang điện sẽ giải phóng một electron của một nguyên tử silicon.

Các electron tự do này có thể di chuyển nhưng do tế bào quang điện được làm một cách đặc biệt nên các electron chỉ có thể di chuyển theo một chiều hướng về mặt tiếp xúc với mặt trời chứ không thể di chuyển ngược lại.

Như vậy mỗi khi mặt trời chiếu sáng vào tế bào quang điện thì có vô số electron chạy lên phía trên tạo thành dòng điện để chúng ta sử dụng cho các thiết bị trong nhà như là đèn, TV và các thiết bị sử dụng điện khác.

Vì sao các tấm pin mặt trời sản xuất được điện?
Mỗi nguyên tử silicon có một hạt nhân ở giữa cấu tạo từ 14 hạt proton và 14 hạt neutron vô cùng nhỏ bé. 14 hạt electron chạy xung quanh hạt nhân. Thực tế thì một nguyên tử silicon trông không giống hệt như này, nhưng đây là hình mô phỏng để bạn dễ hình dung.

Nếu trời quang, nắng gắt thì càng có nhiều electron được giải phóng và dòng điện càng mạnh, còn trời âm u thì ngược lại, có ít electron được giải phóng và dòng điện yếu đi, có khi chỉ còn ¼ thậm chí ít hơn so với ngày nắng to.

Về đêm, các tấm quang điện không sản xuất ra điện và chúng ta cần có ắc qui hoặc các nguồn điện khác để sử dụng.

Các tế bào quang điện đang được sử dụng như thế nào?

Sử dụng tế bào quang điện là cách rẻ nhất để sản xuất điện, rẻ hơn cả các loại than mới hoặc năng lượng nguyên tử. Vì thế điện mặt trời đang được phát triển khắp nơi trên thế giới với tốc độ tăng gấp 5 lần so với điện than và 20 lần so với điện nguyên tử.

Cùng với năng lượng gió, năng lượng mặt trời giúp chúng ta giảm được phát thải các loại khí nhà kính vào khí quyển (là các loại khí gây ra biến đổi khí hậu, ảnh hưởng xấu đến Trái Đất). Chi phí để sử dụng năng lượng gió và mặt trời rất rẻ và ngày càng rẻ hơn và càng sử dụng nhiều các loại năng lượng này chúng ta càng sớm chấm dứt được việc sử dụng các nguồn năng lượng khác từ than, dầu, khí, nhờ đó mà không làm tổn thương Trái Đất.

Hơn thế nữa, silicon là loại vật chất phổ biến thứ hai trên thế giới, chỉ sau oxygen. Trên thực tế, thành phần chính của cát và đá chính là silicon và oxygen. Vì thế chúng ta không bao giờ sợ hết silicon để làm ra các tế bào quang điện.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Canon phát triển thành công ống kính máy ảnh có khả năng tự lọc bụi

Canon phát triển thành công ống kính máy ảnh có khả năng tự lọc bụi

Các kỹ sư của Canon đã phát triển một ống kính máy ảnh có khả năng hút không khí vào, xoay luồng không khí trong thân máy và cuối cùng đẩy chúng ra khỏi máy ảnh.

Đăng ngày: 08/11/2019
Thiết kế sạc không dây mạnh có thể sạc đầy xe điện trong 20 phút

Thiết kế sạc không dây mạnh có thể sạc đầy xe điện trong 20 phút

Phương pháp không dây này bao gồm một bộ gồm hai cuộn dây sạc, một được gắn bên dưới một chiếc xe điện và cái đặt ở mặt đất.

Đăng ngày: 08/11/2019
Nhật sản xuất siêu xe bằng vật liệu nguồn gốc thiên nhiên: Nhẹ bằng 1/5 thép nhưng dẻo dai gấp 5 lần

Nhật sản xuất siêu xe bằng vật liệu nguồn gốc thiên nhiên: Nhẹ bằng 1/5 thép nhưng dẻo dai gấp 5 lần

CNF có tiềm năng trở thành vật liệu chế tạo ô tô của tương lai.

Đăng ngày: 08/11/2019
Lầu Năm Góc nhận dạng người từ xa bằng nhịp tim

Lầu Năm Góc nhận dạng người từ xa bằng nhịp tim

Nguyên mẫu tia laser Jetson có thể lấy tín hiệu nhịp tim từ khoảng cách 200 mét, thậm chí xuyên qua quần áo.

Đăng ngày: 07/11/2019
Microsoft lưu trữ thành công bộ phim Superman vào một miếng kính

Microsoft lưu trữ thành công bộ phim Superman vào một miếng kính

CEO của Microsoft, Satya Nadella, cầm trên tay tương lai của ngành công nghiệp lưu trữ.

Đăng ngày: 07/11/2019
Trung Quốc ra mắt robot phân loại rác

Trung Quốc ra mắt robot phân loại rác

Robot được trang bị công nghệ học máy và trí tuệ nhân tạo, có khả năng phân loại bốn nhóm rác thải khác nhau để tái chế.

Đăng ngày: 07/11/2019
Hệ thống làm mát mô phỏng hệ tuần hoàn có thể thay thế điều hòa

Hệ thống làm mát mô phỏng hệ tuần hoàn có thể thay thế điều hòa

Mạng lưới phức tạp của tĩnh mạnh giúp cơ thể chúng ta làm mát trong cái nóng của mùa hè đã thúc đẩy các kỹ sư thiết kế hệ thống quản lý nhiệt mới có thể ứng dụng để làm mát máy tính, ô tô, máy bay.

Đăng ngày: 06/11/2019
Tiêu điểm
Khoa Học News